JP2013503052A - Method and apparatus for the production of spray coatings made of reactive plastics - Google Patents
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Abstract
本発明は、反応性成分を、噴霧チャンネルにおいて複数の面において混合性ガスにより混合させる、反応性プラスチック材料からなる層および成形部品を製造するための方法に関する。さらに、本発明は、対応する方法を可能とする装置に関する。 The present invention relates to a method for producing layers and molded parts of reactive plastic material in which reactive components are mixed in a spray channel with a mixed gas on a plurality of sides. Furthermore, the invention relates to a device enabling a corresponding method.
Description
本発明は、反応性成分を、混合性ガスにより幾つかの面において噴霧チャンネルにおいて互いに混合させる、反応性プラスチック材料の層および成形部品を製造するための方法に関する。さらに、本発明は、このような方法を可能とする装置に関する。 The present invention relates to a method for producing a layer of reactive plastic material and a molded part in which reactive components are mixed with one another in a spray channel in several respects by a mixed gas. Furthermore, the invention relates to an apparatus enabling such a method.
成形部品を製造するための異なった反応性プラスチック材料の使用は、先行技術からよく知られる。反応性プラスチック材料を基材へ塗布する場合、噴霧は、通常、最適な塗布技術である。ポリウレタンをプラスチック材料として用いることが多いが、記載される技術は、他の反応性プラスチック材料へも適用可能である。 The use of different reactive plastic materials for producing molded parts is well known from the prior art. When the reactive plastic material is applied to a substrate, spraying is usually the optimal application technique. Polyurethane is often used as the plastic material, but the techniques described are applicable to other reactive plastic materials.
Kunststoffhandbuch、第7巻、Polyurethane、Carl Hanser Verlagには、上記噴霧技術の種々の適用例が記載される。 Various applications of the above spray technique are described in Kunststoffhandbuch, Vol. 7, Polyethane, Carl Hanser Verlag.
ポリウレタン加工では、液体反応成分の混合は、混合ヘッド中で行われ、高圧混合および低圧混合の間で区別することができる。両方の場合において、噴霧塗布は、下流の噴霧器系により達成される。 In polyurethane processing, the mixing of the liquid reaction components takes place in the mixing head and a distinction can be made between high pressure mixing and low pressure mixing. In both cases, spray application is achieved by a downstream sprayer system.
低圧混合法では、反応成分を混合するのに必要な混合エネルギーは、動的撹拌器または静的混合装置により導入される。混合チャンバーの容積は、高圧混合に用いる混合ヘッドと比べて比較的大きく、混合プロセスの完了後に適当な洗浄剤または圧縮空気により清掃されなければならない。特に、高反応性ポリウレタン系を加工する場合、上記低圧混合ヘッドは、混合チャンバー堆積物が蓄積し、従って、長期操作後に詰まり易い設計関連の傾向を有する。 In the low pressure mixing method, the mixing energy required to mix the reaction components is introduced by a dynamic stirrer or a static mixing device. The volume of the mixing chamber is relatively large compared to the mixing head used for high pressure mixing and must be cleaned with a suitable cleaning agent or compressed air after the mixing process is complete. In particular, when processing highly reactive polyurethane systems, the low pressure mixing head has a design related tendency to accumulate mixing chamber deposits and therefore prone to clogging after prolonged operation.
高圧混合法では、反応成分の圧力エネルギーは、ノズルにより運動エネルギーへ変化される。成分がノズルから比較的小さい混合チャンバー中へ注入されることにより、運動エネルギーは、空間中で濃縮され、混合するために用いられる。混合チャンバーの清掃は機械吸引具により行われ、噴霧工程の短期間の中断が可能である。この優位性は、ロボット誘導噴霧工程において、一定な層厚みの形成に重要である高圧混合ヘッドの特徴である。なぜなら、移動速度は、ロボット進路の分岐点の直前で減少し、従って、表面積と材料出力との割合を変えるからである。噴霧塗布の短い中断の可能性は、分岐点を、噴霧すべき面積の外側領域へシフトさせることを可能とする。 In the high pressure mixing method, the pressure energy of the reaction component is changed to kinetic energy by the nozzle. By injecting the components from the nozzle into a relatively small mixing chamber, the kinetic energy is concentrated in the space and used to mix. The mixing chamber is cleaned with a mechanical suction tool, allowing a short interruption of the spraying process. This advantage is a feature of the high pressure mixing head that is important for the formation of a constant layer thickness in the robot guided spray process. This is because the moving speed decreases just before the branch point of the robot path, and thus changes the ratio of surface area to material output. The possibility of a short interruption of spray application makes it possible to shift the branch point to a region outside the area to be sprayed.
混合工程の下流の噴霧器系は、反応混合物を個々の液滴へと分割する働きをする。単一ノズル(無気高圧噴霧)および外部および内部混合を有する二重ノズル(圧力噴霧)が、噴霧に使用される。内部混合を有する二重ノズルの優位性は、二重ノズルが流れの比較的大きい断面積を有することであり、粗粒子を含有する液体を噴霧することもできる。他の優位性は、粘度または体積流量の変化が噴霧ジェットの形状についてあまり影響を及ぼさないことである。この特性は、固体を多く含んだポリウレタン系の下記の方法による加工性にかなり重要であるが、固体割合を可変的に調節する可能性は、大きな変化を粘度にもたらすからである。 A nebulizer system downstream of the mixing process serves to divide the reaction mixture into individual droplets. A single nozzle (airless high pressure spray) and a double nozzle (pressure spray) with external and internal mixing are used for spraying. The advantage of a double nozzle with internal mixing is that the double nozzle has a relatively large cross-sectional area of flow and can also spray liquids containing coarse particles. Another advantage is that changes in viscosity or volume flow have little effect on the shape of the spray jet. This property is quite important for the processability of the polyurethane system rich in solids according to the following method, but the possibility of variably adjusting the solid fraction brings a large change in the viscosity.
また、異なった噴霧系も先行技術に記載される。例えば、対応する流れチャンネルにおける空気および/またはガス注入開口は、US−A−3923253、DE102007016785A1またはUS−A−6131823から知られる。 Different spray systems are also described in the prior art. For example, air and / or gas injection openings in the corresponding flow channels are known from US-A-3932253, DE 102007016785A1 or US-A-6131823.
反応物を、必要に応じて2つの供給導管から混合管へ誘導する装置は、DE2700488A1から知られる。混合管は、多くのノズルB1、D1、B2およびD2を有し、高圧媒体は、例えばガスだけでなく、主液体流の成分も管へ導入し、主液体流と混合する。ノズルは、互いに反対に設置され、乱流が混合管に発生する。 A device for directing the reactants from the two supply conduits to the mixing tube as required is known from DE 2700488A1. The mixing tube has a number of nozzles B1, D1, B2 and D2, and the high pressure medium introduces not only the gas, for example, but also the components of the main liquid stream into the tube and mixes it with the main liquid stream. The nozzles are installed opposite to each other, and turbulent flow is generated in the mixing tube.
しかしながら、更なる成分を、反応性プラスチック材料と混合することが多くの用途に必要である。一方、これらは、生成物のより高い安定性を可能とする繊維であり得る。他の可能性のある添加剤としては、難燃剤、抗酸化剤、UV保護剤等が挙げられる。固体、液体および/または気体成分と反応混合物との混合は、異なった方法により先行技術に記載される。WO03/037528A2では、ポリオールおよびイソシアネート成分は、フィラーと共に混合ヘッド中で混合される。これは、ポリウレタン成分を、互いにだけでなく、フィラーとも混合することを可能とする。しかしながら、混合ヘッドがフィラーにより損傷することがある点で不利である。また、フィラー自体も、混合ヘッド中で起こり得るせん断力により損傷することがある。 However, it is necessary for many applications to mix additional components with the reactive plastic material. On the other hand, these can be fibers that allow higher stability of the product. Other possible additives include flame retardants, antioxidants, UV protection agents and the like. The mixing of the solid, liquid and / or gaseous components with the reaction mixture is described in the prior art by different methods. In WO 03/037528 A2, the polyol and isocyanate components are mixed together with a filler in a mixing head. This allows the polyurethane components to be mixed with the filler as well as with each other. However, it is disadvantageous in that the mixing head can be damaged by the filler. The filler itself can also be damaged by shear forces that can occur in the mixing head.
あるいは、添加剤を、混合後に反応混合物へ添加することもできる。これは、反応性プラスチック物質の噴霧ジェットと対応するフィラーの噴霧ジェットとを混合することにより行われることが多い。これは、例えばDE2517864A1、US−A−3302891、WO2009/052990A1またはEP1458494B1から知られる。そこに記載の方法では、混合ヘッドは、フィラーにより損傷することがない。また、フィラー自体も損傷がない。しかしながら、フィラーと反応混合物との湿潤は、不十分であることが多い。 Alternatively, the additive can be added to the reaction mixture after mixing. This is often done by mixing a spray jet of reactive plastic material with a spray jet of the corresponding filler. This is known, for example, from DE 2517864 A1, US Pat. No. 3,302,891, WO 2009/052990 A1 or EP 1458494 B1. In the method described there, the mixing head is not damaged by the filler. Also, the filler itself is not damaged. However, the wetting of the filler and reaction mixture is often insufficient.
未だ未公開の特許出願PCT/EP2009/001007は、加圧ガスにより噴霧されたポリウレタン噴霧ジェットへ固体を導入するための新たに開発された方法を記載する。固体粒子の導入は、粒子キャリアとしての噴霧ガスにより噴霧付属品(反応ジェット)になお含まれる液体反応混合物へと行われる(反応ジェット)。上記方法が可能な装置は、例えば未だ未公開のPCT出願PCT/EP2009/003545に記載される。混合ヘッドの下流の一体化混合面を有する付属品より、ガス/固体混合物は、液体反応混合物へ接線方向に供給され、得られる回転ねじれにより混合され、その後にのみ多相混合物として噴霧ジェットとしての噴霧器より放出される。 The still unpublished patent application PCT / EP2009 / 001007 describes a newly developed method for introducing solids into a polyurethane spray jet sprayed with pressurized gas. The introduction of solid particles takes place by means of a spray gas as particle carrier into the liquid reaction mixture still contained in the spray accessory (reaction jet) (reaction jet). An apparatus capable of the above method is described, for example, in the unpublished PCT application PCT / EP2009 / 003545. From an accessory with an integrated mixing surface downstream of the mixing head, the gas / solid mixture is fed tangentially to the liquid reaction mixture and mixed by the resulting rotational twist, only afterwards as a spray jet as a multiphase mixture Released from the nebulizer.
この方法が開発される以前は、内部混合を有する二重ノズルのガス流供給による固体の噴霧および混合は、ポリウレタン噴霧工程において提供されなかった。噴霧装置は、圧力噴霧器の機能を単に有するだけであり、噴霧装置における反応混合物の短い滞留時間ならびにデッドスペースのないバリアーフリーチャンネル形状が清浄性を維持するために好ましい。 Prior to the development of this method, the spraying and mixing of solids with a dual nozzle gas stream supply with internal mixing was not provided in the polyurethane spraying process. The spray device only has the function of a pressure sprayer, and a short residence time of the reaction mixture in the spray device as well as a barrier-free channel shape without dead space is preferred to maintain cleanliness.
しかしながら、PCT/EP2009/001007に記載の方法によりそこに記載の噴霧装置を用いて行われる実験では、粒子の湿潤は、より高い固形分を処理する場合に不十分であり得ることが認められた。 However, in experiments carried out with the spray apparatus described there by the method described in PCT / EP2009 / 001007, it was found that the wetting of the particles may be insufficient when processing higher solids. .
小さい粒度での高固形分は、大きい表面積を反応混合物へ提供するが、混合帯域における短い滞留時間のため、反応混合物と十分に混合および湿潤させることができない。さらに、高密度での固体粒子は、流れチャンネルの壁領域において遠心力により蓄積し、緻密化のため条件付きでのみ反応混合物と混合することができる。例えば100g/秒の混合物出力および70重量%(硫酸バリウム)の固形分について、この影響は、混合物が放出される際に未湿潤固体粒子の環状構造として見られる。 High solids at a small particle size provide a large surface area to the reaction mixture but cannot be well mixed and wetted with the reaction mixture due to the short residence time in the mixing zone. Furthermore, solid particles at high density accumulate by centrifugal force in the wall region of the flow channel and can only be mixed with the reaction mixture conditionally for densification. For example, for a mixture output of 100 g / sec and a solid content of 70% by weight (barium sulfate), this effect is seen as an annular structure of unwet solid particles as the mixture is released.
不十分な混合、例えば遠心力による固体の局所的蓄積の他の表示は、流れチャンネルにおける旋回浸食である。流れが乱流であり、および固体粒子が均質に分配される場合、一定の表面摩耗が、未硬化噴霧付属品を用いる場合に見られる。 Another indication of inadequate mixing, for example local accumulation of solids due to centrifugal forces, is swirl erosion in the flow channel. If the flow is turbulent and the solid particles are distributed homogeneously, a certain surface wear is seen when using uncured spray accessories.
従って、本発明の目的は、より高い固形分を処理することができ、同時にこれらの固体の均質な湿潤を確保する、反応性プラスチック材料、特にポリウレタンの層および成形部品を、特に噴霧塗布により製造するための方法および装置を開発することである。 The object of the invention is therefore to produce reactive plastic materials, in particular polyurethane layers and molded parts, in particular by spray application, which can process higher solids and at the same time ensure a homogeneous wetting of these solids. It is to develop a method and apparatus for doing this.
DE102005058292A1から知られている通り、軽量かつ小さい設計は、ロボットを用いる噴霧工程に有利である。ロボット誘導混合ヘッドは、移動の極めて速い変化を含み、手動による誘導混合ヘッドについて計量かつ小さい設計の優位性は自明である。従って、本発明の更なる目的は、小さいおよび軽量設計を有する装置を提供することである。このような装置を用いると、高固形分を反応混合物へ導入することが可能となる。さらに、該装置は、耐摩耗性であり、噴霧能力を有し、および清掃が容易である。とりわけ、本発明による装置は、短い塗布間隔を可能とし、さらに、市販の注型/混合ヘッドへ適合する。 As known from DE 102005058292A1, a light and small design is advantageous for the spraying process using robots. The robot-guided mixing head contains very fast changes in movement, and the advantages of metering and small design for the manually-guided mixing head are self-evident. Accordingly, a further object of the present invention is to provide a device having a small and lightweight design. When such an apparatus is used, a high solid content can be introduced into the reaction mixture. Furthermore, the device is wear resistant, has a spraying capability and is easy to clean. In particular, the device according to the invention allows for short application intervals and is also compatible with commercially available casting / mixing heads.
本発明の目的は、混合区域を延長し、および幾つかの混合面をそこに導入した方法により達成することができた。 The object of the invention could be achieved by a method in which the mixing zone was extended and several mixing surfaces were introduced therein.
最初の実施態様では、反応混合物、特にポリウレタン反応混合物を、混合ヘッドから本発明による装置へ通過させた。固体/気体混合物は、注入口より添加した。個々の混合面は、噴霧チャンネルへ繋がる、ガス流が流れる少なくとも1つのガスチャンネルから構成される。本発明によれば、ガス流の流れの方向は、噴霧チャンネルへ入るときに、噴霧チャンネルの中心の外に向かう。接線配置は、半径流成分を軸流に与える。半径流成分のため、成分、すなわち、この場合には反応混合物および固体は一緒に激しく混合される。ガスチャンネルおよび注入開口は、それぞれの混合面において、向かい合うねじれ方向を、流れの進路を越えて混合物上で与えるように配置する。1つの面のねじれ方向は、次の混合面のねじれ方向と向かい合う。最初の混合面、すなわち、最初の少なくとも1つのガスチャンネルは、固体−気体混合物のための注入開口より上にある。 In the first embodiment, the reaction mixture, in particular the polyurethane reaction mixture, was passed from the mixing head to the device according to the invention. The solid / gas mixture was added from the inlet. Each mixing surface is composed of at least one gas channel through which a gas flow leads to the spray channel. According to the invention, the direction of the gas flow is directed out of the center of the spray channel when entering the spray channel. The tangential arrangement gives a radial flow component to the axial flow. Due to the radial flow component, the components, in this case the reaction mixture and the solid, are vigorously mixed together. The gas channels and injection openings are arranged to provide opposing twist directions on the mixture beyond the flow path at each mixing surface. The twist direction of one surface faces the twist direction of the next mixing surface. The first mixing surface, ie the first at least one gas channel, is above the injection opening for the solid-gas mixture.
図1aは、本発明による装置の断面図を示す。簡易化した実用的表現のために、混合空間へ繋がる混合性ガスチャンネルは、この図および以下の断面図では接線方向に描かれていない。 FIG. 1a shows a cross-sectional view of a device according to the invention. For simplified practical expression, the miscible gas channel leading to the mixing space is not drawn tangentially in this figure and in the following cross-sectional views.
図1bは、本発明による装置における混合原理を示す。本発明によるノズルにおいて、半径流成分を、反応混合物が軸方向に流れる噴霧チャンネルにおいて混合性ガスにより与える。これは、反応混合物の乱流を再び引き起こす。次の混合面では、固体−気体混合物を、適切な注入口より導入する。また、注入口は接線方向に配置され、更なる混合をここで行う。固体−気体混合物により引き起こされたねじれ方向は、最初の混合面において混合性ガスにより引き起こされたねじれ方向に向かい合う。更なる混合面では、混合性ガスを、適切なガスチャンネルより再び注入する。 FIG. 1b shows the mixing principle in the device according to the invention. In the nozzle according to the invention, the radial flow component is provided by a miscible gas in the spray channel in which the reaction mixture flows axially. This again causes turbulence of the reaction mixture. On the next mixing surface, the solid-gas mixture is introduced through a suitable inlet. The inlet is also arranged tangentially for further mixing here. The twist direction caused by the solid-gas mixture faces the twist direction caused by the mixed gas at the first mixing surface. In the further mixing plane, the mixed gas is injected again from the appropriate gas channel.
ここで、接線方向の注入は、反応混合物の軸流の半径乱流を再び引き起こす。ここで製造された反応混合物のねじれ方向は、導入された固体/気体混合物により生じたねじれ方向に再び向かい合う。固体および反応混合物の間での混合の良好な性能は、向かい合うねじれ方向により確保される。また、反応混合物自体を完全に混合する。この目的のために、混合性ガスのためのガス注入口は、固体/気体混合物のための注入口の上流へ付与することが重要である。従って、本発明による装置は、少なくとも1つのガス注入口を、少なくとも2つの面のそれぞれに、すなわち、例えば固体/気体混合物のための注入口の1つの上流およびこれらの注入口の1つの下流に有する。 Here, the tangential injection again causes an axial radial turbulence of the reaction mixture. The twist direction of the reaction mixture produced here again faces the twist direction caused by the introduced solid / gas mixture. Good performance of mixing between the solid and the reaction mixture is ensured by the opposing twist direction. Also, the reaction mixture itself is thoroughly mixed. For this purpose, it is important that a gas inlet for the mixed gas is provided upstream of the inlet for the solid / gas mixture. Thus, the device according to the invention has at least one gas inlet on each of at least two surfaces, ie one upstream of the inlet for eg a solid / gas mixture and one downstream of these inlets. Have.
本発明によれば、固体−気体混合物を、注入口より反応性流へ導入することができるだけではない。反応混合物の個々の成分を注入口より導入することも可能である。固体、液体および/または気体添加物を反応混合物へ添加することも更に可能である。しかしながら、これらの注入開口の上流に混合面が存在すること、すなわち、混合性ガスを流れチャンネルへ注入することが常に考えられる。 According to the invention, it is not only possible to introduce a solid-gas mixture into the reactive stream from the inlet. It is also possible to introduce individual components of the reaction mixture from the inlet. It is further possible to add solid, liquid and / or gaseous additives to the reaction mixture. However, it is always conceivable that there is a mixing surface upstream of these injection openings, i.e. injecting a mixed gas into the flow channel.
好ましくは、本発明による装置は、更なる混合面を有する。図1bに示される通り、それぞれの少なくとも1つのガス注入口は、前記更なる混合面において、混合性ガスにより開始されるねじれ方向が、すぐ上の混合面のねじれ方向と異なる、すなわち、向かい合うように配置される。特に、本発明による装置は、2より多い、特に4より多い、とりわけ6より多い少なくとも1つのガス注入口を有する混合面を有する。 Preferably, the device according to the invention has a further mixing surface. As shown in FIG. 1b, each at least one gas inlet is such that at said further mixing surface, the twisting direction initiated by the mixing gas is different from the twisting direction of the mixing surface immediately above, ie facing each other. Placed in. In particular, the device according to the invention has a mixing surface with at least one gas inlet of more than 2, in particular more than 4, in particular more than 6.
従って、ガス流のベクトルは、静的ミキサーまたは撹拌器として働く。本発明によれば、各混合面は、少なくとも1つの、特に2つのガス注入口を有する。 Thus, the gas flow vector acts as a static mixer or stirrer. According to the invention, each mixing surface has at least one, in particular two gas inlets.
意外にも、本発明による装置での実験は、混合チャンネル方向において向かい合うねじれ方向および著しく大きいせん断力が、上流PUR混合ヘッドにより反応成分を混合することを省くことができるほど、質的に良好である混合作用を生じさせることを示した。 Surprisingly, experiments with the apparatus according to the invention have been shown to be qualitatively good so that the opposing torsional direction and significantly higher shear forces in the direction of the mixing channel can avoid mixing the reaction components by the upstream PUR mixing head. It was shown to produce some mixing effect.
図2aは、混合面を、必要とされる混合性能に応じて、必要に応じて、例えば円盤形態での混合部品により組み合わせることができる、上流PUR混合ヘッドを有さない本発明によるモジュール式ミキサー設計を示す。最初の注入口径を、反応性プラスチック材料の反応性成分AおよびBを導入するためにここで用いる。図2bは、対応する混合原理を示す。2つの注入開口をここで示す。しかしながら、更なる注入開口を、本発明による同一面に付与することができる。 FIG. 2a shows a modular mixer according to the invention without an upstream PUR mixing head, in which the mixing surfaces can be combined as required according to the required mixing performance, for example by mixing parts in the form of disks. Show the design. The initial inlet diameter is used here to introduce the reactive components A and B of the reactive plastic material. FIG. 2b shows the corresponding mixing principle. Two injection openings are shown here. However, additional injection openings can be provided in the same plane according to the invention.
従って、本発明による方法では、少なくとも2つの成分を、外から前記2つの注入口よりそれぞれノズルにおける噴霧チャンネルへ導入する。この噴霧チャンネルは、少なくとも1つの混合性ガスを、少なくとも1つの接線方向に配置されたガスチャンネルより射出する少なくとも2つの混合面を有し、およびこれらの混合面の少なくとも1つを、成分の注入口の上流へ、および他の混合面をその下流へ設ける。「上流」および「下流」は、反応性流の流れの方向に従って理解される。 Therefore, in the method according to the invention, at least two components are introduced from the outside through the two inlets into the spray channel in the nozzle, respectively. The spray channel has at least two mixing surfaces for injecting at least one miscible gas from at least one tangentially arranged gas channel, and at least one of these mixing surfaces is used for component injection. Provide upstream of the inlet and other mixing surfaces downstream thereof. “Upstream” and “downstream” are understood according to the direction of flow of the reactive stream.
従って、混合ヘッド機能は、専ら本発明による装置、混合/噴霧ノズルにより働き、これにより、可動部およびシールを有さない極めて小さくかつ軽量設計を、低いコストにて達成することができる。さらに、コストの大きい高圧計量系を本発明により省くことができる。 Thus, the mixing head function works exclusively with the device according to the invention, the mixing / spray nozzle, so that a very small and light weight design without moving parts and seals can be achieved at low cost. Furthermore, the high-pressure metering system with high costs can be omitted by the present invention.
本発明による装置では、噴霧チャンネルは、混合ノズルの内側にある。噴霧チャンネルは、周囲のガス空間から壁により分離され、混合性ガスは、少なくとも2つの混合面においてそれぞれ少なくとも1つのガスチャンネルより噴霧チャンネルへ、ガス空間から噴霧チャンネルへ注入することができる。従って、本発明によるノズルのための1つだけのガス接続口が必要である。混合性ガスは、全ての存在するガスチャンネルより噴霧チャンネルの内部へ同じ圧力で流れる。1つの面内では、ガス空間から噴霧チャンネルへ通過する少なくとも1つのガスチャンネルが存在する。しかしながら、好ましくは、1より多いガスチャンネルが1つの面にあり、好ましくは、互いに向き合う2つのガスチャンネルが1つの面にある。 In the device according to the invention, the spray channel is inside the mixing nozzle. The atomizing channel is separated from the surrounding gas space by a wall, and the mixed gas can be injected from at least one gas channel into the atomizing channel and from the gas space into the atomizing channel at at least two mixing surfaces, respectively. Therefore, only one gas connection for the nozzle according to the invention is required. The mixed gas flows from all existing gas channels into the spray channel at the same pressure. In one plane, there is at least one gas channel that passes from the gas space to the spray channel. However, preferably more than one gas channel is on one side and preferably two gas channels facing each other are on one side.
好ましい実施態様では、円筒状混合帯域は、先細ノズル排出口を有する。このような設計は、本発明による噴霧混合ノズルの極めて簡単な設計である。 In a preferred embodiment, the cylindrical mixing zone has a tapered nozzle outlet. Such a design is a very simple design of the spray mixing nozzle according to the invention.
圧力混合の原理は、後のポリウレタンマトリックの密度の低下を引き起こし、および特定の用途について望ましくない混合物のガス装填を生じさせる。例えば、バネ質量原理に従う音低減のための機能層では、明らかに>2の質量層の密度が求められる。このような場合には、固体の添加と同時に混合法により引き起こされるガス装填は、逆効果をもたらす。 The principle of pressure mixing causes a subsequent density reduction of the polyurethane matrix and results in gas loading of the mixture which is undesirable for certain applications. For example, in a functional layer for sound reduction according to the spring mass principle, a density of> 2 mass layers is clearly required. In such cases, the gas loading caused by the mixing process simultaneously with the addition of solids has the opposite effect.
従って、更なる実施態様では、本発明の目的は、中空円筒が噴霧チャンネルの内部に付与され、その中空円筒の中央に、混合性ガス流がガスチャンネルより噴霧チャンネルへ接線方向により注入されるガス分配器が設けられた噴霧混合ノズルにより達成される。図3aは、本発明による装置の断面図を示す。図3bは、関連する混合原理を示す。混合性ガスの射出流は、接線方向に注入され、それぞれ互いに向かい合う。外側にある噴霧チャンネルでは、相当する反応性成分、また、固体、液体および/または気体添加剤も、外から導入することができる。反応性成分および添加剤のための注入口は、2つの異なった面上に付与され、反応性成分を1つの面に導入し、添加剤を異なった面に導入する。これらの面の間では、混合性ガスを注入する少なくとも1つの混合面が存在する。 Accordingly, in a further embodiment, the object of the present invention is to provide a gas in which a hollow cylinder is applied to the interior of the spray channel and in which the mixed gas stream is injected tangentially from the gas channel into the spray channel. This is achieved by a spray mixing nozzle provided with a distributor. FIG. 3a shows a cross-sectional view of the device according to the invention. FIG. 3b shows the relevant mixing principle. The mixed gas injection flows are injected tangentially and face each other. In the outer spray channel, the corresponding reactive components as well as solid, liquid and / or gas additives can also be introduced from the outside. The inlets for the reactive component and additive are provided on two different sides, introducing the reactive component on one side and introducing the additive on different sides. Between these surfaces is at least one mixing surface for injecting a mixed gas.
このような混合空間形状は、個々の反応性成分および添加剤、特に固体の間での混合を確保する。内側から外側へのガスからの流れは、加圧ガスの量を減少させた場合でも十分な混合を可能とし、従ってガス装填が減少する。混合は、向かい合う、接線方向に注入された混合性ガスにより、従って、個々の混合面において向かい合うねじれ方向により可能となる。反応成分および添加剤の導入もまた、ねじれ方向がノズル内で変化するように行われる。 Such a mixing space shape ensures mixing between the individual reactive components and additives, in particular solids. The flow from the gas from the inside to the outside allows for sufficient mixing even when the amount of pressurized gas is reduced, thus reducing gas loading. Mixing is enabled by the opposing, tangentially injected miscible gases, and thus by the opposing twist directions at the individual mixing surfaces. The introduction of reaction components and additives is also performed so that the twist direction changes in the nozzle.
中空円筒からなる混合空間の形状は、その中央にガス分配器が存在する。小さい隙間での環状流の形成により、加圧ガス流の混合作用が、円筒状混合空間に対して、混合空間(流れチャンネルの空間の中央における)の中央において失われることをなくすことができる。さらに、ガス流の混合作用は、遠心力により悪影響を及ぼさない。 The shape of the mixing space composed of a hollow cylinder has a gas distributor at the center thereof. Due to the formation of the annular flow with small gaps, the mixing action of the pressurized gas flow can be prevented from being lost in the middle of the mixing space (in the middle of the space of the flow channel) relative to the cylindrical mixing space. Furthermore, the mixing effect of the gas flow is not adversely affected by the centrifugal force.
図3aに記載の配置では、加圧ガスチャンネルの清浄性を維持することは、外側に対する混合チャンバー壁境界が、固体を供給した後に完全に閉じ、従って遠心力によるガスチャンネルへの湿潤固体粒子の侵入をなくすことができるので有利である。対応するガス流においては、逆流による混合性ガスチャンネルへの混合物の侵入は可能ではない。 In the arrangement described in FIG. 3a, maintaining the cleanliness of the pressurized gas channel is such that the mixing chamber wall boundary to the outside is completely closed after supplying the solids, so that the wet solid particles are fed into the gas channel by centrifugal force. This is advantageous because intrusion can be eliminated. In the corresponding gas flow, it is not possible for the mixture to enter the mixing gas channel by backflow.
対応する設計では、中央に設けられたガス分配器の位置を軸方向にシフトさせることができ、これにより、排出開口直前の混合空間における容積、従って流量を、調節することができる。この作用は、とりわけ、噴霧像に影響を及ぼすために用いることができる。 In a corresponding design, the position of the central gas distributor can be shifted axially, so that the volume in the mixing space immediately before the discharge opening and thus the flow rate can be adjusted. This action can be used, inter alia, to affect the spray image.
図3aに記載の噴霧混合ノズルを、必要であれば、従来用いられるPUR混合プラントと組み合わせることもできるので、既存の機械技術の継続使用が可能となる。 If necessary, the spray mixing nozzle described in FIG. 3a can be combined with a conventionally used PUR mixing plant, so that the existing mechanical technology can be used continuously.
本発明による噴霧混合ノズルの清掃は、先行技術による加圧ガスにより行うことができる。清掃方法は、成分流の切り替えおよび加圧ガスの供給を維持または増加させることにより開始する。この手順により、高圧技術での類似性により短期間のショット中断もまた可能となり、上述の通り、例えば噴霧層の均質な厚みの形成のためのロボット誘導噴霧塗布において有利である。 Cleaning of the spray mixing nozzle according to the invention can be carried out with pressurized gas according to the prior art. The cleaning method begins by maintaining or increasing component flow switching and pressurized gas supply. This procedure also allows short-term shot interruptions due to similarities in high-pressure technology, which is advantageous in robot-guided spray application, for example, for forming a uniform thickness of the spray layer, as described above.
特定の実施態様では、ガスチャンネルの侵入角度は、成分面より下に、接戦方向および成分流の方向に斜めに配置した。しかしながら、このガス流の侵入形状は、混合物の流れの方向における傾斜がガスチャンネルへの混合物の侵入を助けるので増加したガス流量または速い流速を用いることによってのみ可能である。 In a specific embodiment, the gas channel intrusion angle is obliquely below the component surface and in the direction of contact and component flow. However, this gas flow penetration shape is only possible by using an increased gas flow rate or a faster flow rate because the slope in the direction of the mixture flow helps the mixture to penetrate the gas channel.
混合面の数、ガス流量、ガス流の回転の方向およびガス流の侵入角の他に、混合工程上の影響は、ガス流を拍動させることによっても与え得る。拍動性ガス供給においては、各混合面を、加圧ガスの高周波数パルスで供給する場合に有利である。図1aおよび図2aからの装置の加圧ガス供給は、外側に存在し、この変法について理想的な条件を提供する。 Besides the number of mixing surfaces, the gas flow rate, the direction of rotation of the gas flow and the angle of penetration of the gas flow, influences on the mixing process can also be given by pulsing the gas flow. In pulsating gas supply, it is advantageous when each mixing surface is supplied with a high frequency pulse of pressurized gas. The pressurized gas supply of the device from FIGS. 1a and 2a is present on the outside and provides ideal conditions for this variant.
固体−気体混合物を、本発明による装置により反応混合物中で導入することができるだけではない。予備噴霧エアロゾルとして反応成分を、加圧ガス流を用いてノズル中へ導入することも可能である。反応相手の混合比における質量差を、体積流および粒度に適合させることにより補正することができる。例えば100〜1までの混合比は、高圧混合器により通常混合することができないが、50g/秒の塗布速度まで首尾良く混合または処理することができる。 A solid-gas mixture can not only be introduced into the reaction mixture by means of the device according to the invention. It is also possible to introduce the reaction components into the nozzle as a pre-sprayed aerosol using a pressurized gas stream. Mass differences in the mixing ratio of the reaction partners can be corrected by adapting to the volume flow and particle size. For example, mixing ratios from 100 to 1 cannot normally be mixed with a high-pressure mixer, but can be successfully mixed or processed up to a coating speed of 50 g / sec.
他の実施態様では、既存の注入口より反応混合物へ高温ガスを射出することが更に可能である。これは、反応物の熱活性を可能とする。短い混合物滞留時間により、600℃までのガス温度を、本発明による方法に用いる。 In other embodiments, it is further possible to inject hot gas into the reaction mixture from an existing inlet. This allows for thermal activity of the reactants. Due to the short mixture residence time, gas temperatures up to 600 ° C. are used in the process according to the invention.
反応性プラスチック材料の反応の過程に加熱金型表面または温度制御混合物成分より影響を及ぼすことは、通常の手段である。温風噴霧の工程は、同様の作用を可能とするが、必要であれば、混合物の取り出しの間に変化させることができる。従って、例えば広い面積の成分について噴霧の全期間にわたる混合物の反応の過程へ適合させることができ、これにより上記方法の生産性を強化することができる。さらに、斜平面上での反応混合物の分布により、確実に影響を与えることもできる。 It is normal practice to influence the process of reaction of the reactive plastic material from the heated mold surface or temperature control mixture components. The hot air spraying process allows the same effect, but can be changed during removal of the mixture if necessary. Thus, for example, large area components can be adapted to the process of reaction of the mixture over the entire duration of spraying, thereby enhancing the productivity of the process. Furthermore, the distribution of the reaction mixture on the oblique plane can also be influenced reliably.
本発明によれば、反応性プラスチック材料は、好ましくはポリウレタンである。従って、用いる反応性成分は、とりわけポリオールおよびイソシアネート成分である。先行技術から既知の成分を用いることができる。 According to the invention, the reactive plastic material is preferably polyurethane. The reactive components used are therefore in particular the polyol and isocyanate components. Components known from the prior art can be used.
本発明によれば、繊維は、好ましくは、注入口より反応混合物へ導入する。他の添加し得る可能性のある固体としては、例えば難燃剤、安定剤または抗酸化剤が挙げられる。また、同一の機能は、供給し得る液体助剤により供給し得る。 According to the invention, the fibers are preferably introduced into the reaction mixture from the inlet. Other solids that may be added include, for example, flame retardants, stabilizers or antioxidants. Also, the same function can be supplied by a liquid aid that can be supplied.
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